电机对电动汽车的作用相当于发动机对于传统汽车一样,是将其他形式的能量转换成车辆行驶的动能的“转换器”。电机很常见,电动汽车和遥控玩具车一样,有一个或者多个电动机,下图是比亚迪e6的动力电机总成。
首先说明电机的基本术语:电动机可以转动的部分叫做“转子”,不能转动但产生磁场的叫做“定子”。电动汽车电动机的原理和其他电机一样,都是通过磁场的相互作用推动转子转动,转子再推动其他机构运动,最后车轮转动。
从上图可以看出,电动机转子和定子在理论上有4总组成,但第一种是不可能的,因为两个磁铁放一起不施加外力是不会转动的,所以“磁体转子+磁体定子”这种形式的电动机是不存在的,它要存在了就是“永动机”了。从上表可以看出,的转子和定子有三种组成方式,至于叫什么名字,就和它的工作原理有关了。
事实上也是这样,三相交流异步电机在电动汽车上使用最为广泛。电机在电动汽车上的安装位置由电动汽车的驱动形式有关。目前大部分电动汽车是前轮驱动,电机和变速箱组成的“动力总成”就安装在前舱。但特斯拉却是后轮驱动,因此电机是装在后面的.
电动汽车的电机有别于普通电机在于功率和结构,目前真正意义上的电动汽车,电机功率至少是20KW,特斯拉的电机最大功率达到306KW,如此大的功率自然会引起发热,无论对于磁体还是线圈,热量累积都是致命的。比如永磁体在高温下会退磁,线圈高温后绝缘涂层失效导致线圈内部短路,严重时还会引起转动部件润滑不良,导致整个电机报废。
因此电动汽车的电机在设计上都考虑到了冷却。和发动机一样,冷却方式可以是风冷,也可以是水冷。实用性强的电动汽车因为电机功率大,都采取了水冷,打开电机可以看到下图所示的冷却水道。
如果你驾驶过纯电动汽车,在刹车或者松开油门的时候会有能量回收,意思就是刹车的时候可以反过来给电池·动力电池充电。但电动汽车并没有安装“发电机”,那么是通过什么发电的呢?当然是电机本身,通电时电机耗电可以转动,断电后转动电机可以发电,制动电能回收就是这么来的。
电动汽车电机的故障形式包括:机械故障、旋变故障、励磁故障。机械故障不难理解,比如轴承磨损导致转子运动时发生震动,严重的会导致转子与定子之间的气隙减小,甚至发生“扫堂”。意思就是转子转动的位置偏离正常位置,威胁到其它部件,这时要通过塞尺检查转子与定子之间的间隙,以排查出坏掉的轴承,更换后即可修复。对于旋变故障和励磁故障,有传感器坏掉的,也有因为线圈本身坏掉的。旋变故障一般更换旋变传感器即可解决,励磁故障如果是线圈损坏,会导致损坏的线圈所在相无法工作,会导致缺相,和发动机缺缸差不多。
这时就需要更换整组线圈。但值得一提的是电动汽车的电机质量很好,比如我常接触的比亚迪和特斯拉,能碰见电机坏掉的较少。
总结下电机部分,电机包括转子和定子两部分,通电时依靠电产生磁推动转子转动,制动时停止供电,电动车反拖电机转动可以发电来给动力电池充电。故障分为机械故障,旋变故障、励磁故障。常见机械故障如轴承损坏,常见旋变故障如旋变传感器故障,常见励磁故障如线圈故障。